【正文】 《 礦山機(jī)械 》 1 授課教師：田劼 助 教：趙云宇 15210567832 機(jī)電與信息工程學(xué)院 課程共分四篇： 一、采掘機(jī)械 二、支護(hù)設(shè)備 三、礦山運(yùn)輸提升設(shè)備 四、礦山流體機(jī)械 2 3 礦山機(jī)械 采掘機(jī)械 （采煤和掘進(jìn)工作面使用的機(jī)械設(shè)備） 采煤機(jī)械 — 將煤從煤層中采落下來的機(jī)械 設(shè)備 回采工作面支護(hù)設(shè)備 — 對回采工作面頂板 進(jìn)行支撐和管理的機(jī)械設(shè)備 掘進(jìn)機(jī)械 — 用于巷道掘進(jìn)的機(jī)械 支護(hù)設(shè)備 刮板輸送機(jī) — 將采落下來的煤炭運(yùn)出采煤工作面 帶式輸送機(jī) — 在各種巷道將煤炭運(yùn)送到主井煤倉或地面 礦用電機(jī)車 — 在大巷運(yùn)送煤炭、人員、設(shè)備、材料等 礦井運(yùn)輸 提升設(shè)備 輔助運(yùn)輸設(shè)備 — 除煤炭運(yùn)輸之外的各種運(yùn)輸，包括材料、設(shè)備、人員和矸石的運(yùn)輸。 礦井提升設(shè)備 — 在豎井中將煤炭從井底提升到地面，下放材料，升降人員和設(shè)備等 礦山流體機(jī)械 排水、通風(fēng)和壓氣 第一部分 掘進(jìn)機(jī)械 4 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 鉆孔機(jī)械 第三節(jié) 裝載機(jī)械 第四節(jié) 掘進(jìn)機(jī) 第五節(jié) 掘錨聯(lián)合機(jī)組 第六節(jié) 掘進(jìn)工作面設(shè)備配套 5 第一部分 掘進(jìn)機(jī)械 第一節(jié) 概述 隨著采煤機(jī)械化和綜合機(jī)械化的發(fā)展，大大提高了工作面的開采強(qiáng)度，工作面的推進(jìn)速度越來越快，這就要求加快掘進(jìn)速度，達(dá)到采掘平衡，以保證礦井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。 掘進(jìn)設(shè)備 按掘進(jìn)工藝分為鉆眼爆破法掘進(jìn)設(shè)備和 綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備 兩類。 完成鉆爆法掘進(jìn)工序所需的設(shè)備主要有 鉆孔機(jī)械、裝載機(jī)械、轉(zhuǎn)載機(jī)械及修整巷道的機(jī)械 等。國內(nèi)平巷掘進(jìn)廣泛采用鉆眼爆破法掘進(jìn)設(shè)備。 綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備直接用掘進(jìn)機(jī)完成破落煤巖、裝載、轉(zhuǎn)載及支護(hù)等工序，實(shí)現(xiàn)這些工序的平行作業(yè)。與鉆眼爆破法掘進(jìn)設(shè)備相比，綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備具有安全、快速、高效等優(yōu)點(diǎn)，是掘進(jìn)機(jī)械化發(fā)展的方向。常用的綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備有 懸臂式掘進(jìn)機(jī)、連續(xù)采煤機(jī)、掘錨聯(lián)合機(jī)組和全斷面掘進(jìn)機(jī) 等。 6 第二節(jié) 鉆孔機(jī)械 鉆孔機(jī)械主要用于 巖巷 掘進(jìn)的 鉆眼爆破 法工作面中的鉆鑿炮眼。鉆具是鉆孔施工所使用的各種機(jī)具的 總稱 ，主要指鑿巖機(jī)的 釬頭、釬桿和鉆機(jī)的鉆頭、鉆桿 等。 鑿巖機(jī)工作時(shí)活塞做高頻往復(fù)運(yùn)動，不斷地沖擊釬尾，工作原理如下圖示，沖擊、轉(zhuǎn)釬、沖擊、轉(zhuǎn)釬 ?? 7 圖 21 鑿巖機(jī)鉆孔原理 1鑿巖機(jī)缸體； 2活塞； 3釬桿； 4釬頭 各類鑿巖機(jī)構(gòu)造、工作原理基本相似，只是在動力方式上有所不同。按動力不同可分為 氣動、液壓、電動和內(nèi)燃鑿巖機(jī) 4類。 一、氣動鑿巖機(jī) 氣動鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用安全，在煤礦中應(yīng)用較早且較多。按操作方式不同分為 手持式 、 支腿式 和 導(dǎo)軌式 三種；按頻率又可分為 低頻 鑿巖機(jī)和 高頻 鑿巖機(jī)；按轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)又可分為 內(nèi)回轉(zhuǎn)式 鑿巖機(jī)和 外回轉(zhuǎn)式 鑿巖機(jī)。 氣動鑿巖機(jī)雖然種類較多，但結(jié)構(gòu)基本相似，均由沖擊配氣機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)、排屑機(jī)構(gòu)和潤滑機(jī)構(gòu)等組成。氣動鑿巖機(jī)利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動沖擊破巖，以壓縮空氣作為傳動介質(zhì)驅(qū)動鑿巖機(jī)的沖擊機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)。 8 氣腿鑿巖機(jī) 外形如下圖所示，主要有釬桿、鑿巖機(jī)、注油器、水管、風(fēng)管和氣腿等組成。 9 二、液壓鑿巖機(jī) 液壓鑿巖機(jī)以高壓液體為動力，與氣動鑿巖機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）能量消耗少，效率高，效率達(dá) 30~40%，氣動鑿巖機(jī)為 10%； （ 2）鑿巖速度快，為氣動鑿巖機(jī)的 ~3倍； （ 3）作業(yè)條件好，無噪聲和油霧污染； （ 4）潤滑條件好，零件使用壽命長； （ 5）易于控制，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，調(diào)速換向方便。 但其對零件加工精度和使用維護(hù)技術(shù)要求較高。 10 液壓鑿巖機(jī)一般安裝在鑿巖臺車的鉆臂上工作，可鉆鑿任何方位的炮孔，鉆孔直徑通常為 30~65mm，適用于鉆爆法掘進(jìn)的礦山井巷、硐室和隧道的鉆孔作業(yè)，是一種新型高效的鑿巖設(shè)備。 液壓鑿巖機(jī)按操作方式可分為 支腿式 和 導(dǎo)軌式 兩種，其中導(dǎo)軌式應(yīng)用最為普遍。導(dǎo)軌式液壓鑿巖機(jī)將鑿巖機(jī)安裝在鑿巖臺車鉆臂的推進(jìn)器上，沿導(dǎo)軌推進(jìn)鑿巖。 液壓鑿巖機(jī)和氣動鑿巖機(jī)一樣，也是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動沖擊破巖，其 不同 之處是使用循環(huán)的高壓液體作為傳動介質(zhì)驅(qū)動鑿巖機(jī)的沖擊機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)。 11 液壓鑿巖機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由釬桿、轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)、配流閥、沖擊錘、供水機(jī)構(gòu)、緩沖裝置、液壓馬達(dá)和蓄能器等組成。 12 三、鑿巖臺車 鑿巖臺車是支撐、推進(jìn)和驅(qū)動一臺或多臺鑿巖機(jī)實(shí)施鉆孔作業(yè)，并具有整機(jī)行走功能的鑿孔設(shè)備，用于礦山巷道掘進(jìn)及其他隧道施工。鑿孔直徑一般為 30~65mm，鑿孔深度為 2~5m。鑿孔時(shí)能準(zhǔn)確定位、定向，并能鉆鑿平行炮孔。 可與轉(zhuǎn)載機(jī)械及運(yùn)輸車輛配套，組成掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線。 鑿巖臺車分類： （ 1）按鉆臂數(shù)量分：可分為單臂、雙臂、多臂式； （ 2）按行走機(jī)構(gòu)分：可分軌輪式、輪胎式和履帶式； （ 3）按驅(qū)動方式分： 可分為氣動、液壓、液壓和氣動 聯(lián)合控制式。 13 鑿巖臺車 由鑿巖機(jī)、鉆臂（包括推進(jìn)器）、行走機(jī)構(gòu)、操作臺、控制系統(tǒng)、動力源（泵站）等組成。鑿巖臺車主要結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 28 鑿巖臺車 1鉆臂； 2鑿巖機(jī)； 3行走機(jī)構(gòu)； 4操作臺； 5動力源 14 為完成平巷掘進(jìn)， 鑿巖臺車 應(yīng)實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動： （ 1）行走運(yùn)動：以便臺車進(jìn)入和退出工作面； （ 2）推進(jìn)器變位和鉆臂變幅運(yùn)動：以實(shí)現(xiàn)在斷面任意位置和任意角度鉆眼； （ 3）推進(jìn)運(yùn)動：以使鑿巖機(jī)沿鉆孔軸線前進(jìn)和后退。 鑿巖臺車主要部件結(jié)構(gòu)： （ 1）推進(jìn)器：用來使鑿巖機(jī)移近或退出工作面，并提供鑿巖時(shí)所需的軸向推力。 15 （ 2）鉆臂 鉆臂用于支承和推進(jìn)鑿巖機(jī)，并可自由調(diào)節(jié)方位以適應(yīng)炮孔位置，對臺車的動作靈活性、可靠性及生產(chǎn)率有很大影響。按鉆臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)動方式不同有 直角坐標(biāo)式和 極坐標(biāo) 式兩類。 16 圖 211 極坐標(biāo)式鉆臂 1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 2鉆臂液壓缸； 3鉆臂； 4推進(jìn)器； 5鑿巖機(jī)； 6補(bǔ)償液壓缸； 7托盤； 8俯仰液壓缸 ； 9推進(jìn)器 （ 3）平移機(jī)構(gòu) 為提高破巖效果，現(xiàn)代鑿巖機(jī)廣泛采用 直線掏槽法 作業(yè)，因而要求臺車能鉆鑿出 平行炮眼 ，亦即鉆臂在改變位置時(shí)要求推進(jìn)器始終和初始位置保持平行。為滿足此要求，在鑿巖臺車上普遍采用液壓平移機(jī)構(gòu)。 （ 4）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是鉆臂的關(guān)鍵部件，主要有以下三種形式。 齒條齒輪式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 液壓缸圓盤式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 液壓馬達(dá) — 蝸輪副回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 17 鑿巖臺車的使用與維護(hù) 開車前的檢查 每天開車前要對機(jī)器各部件性能狀況進(jìn)行檢查，包括：各零部件齊全、完整、緊固；郵箱中油量、油質(zhì)符合要求；各部分潤滑良好；各油、風(fēng)、水管路沒有泄露、損壞；給電動機(jī)送電，檢查各操作手把是否靈活準(zhǔn)確，各部動作是否正常。 在工作中的注意事項(xiàng) （ 1）鑿巖臺車行走前，應(yīng)將鉆臂收攏，防止鉆臂碰撞巖壁或支架，防止壓住風(fēng)管、油管和電纜等； （ 2）臺車送電，必須先合巷道中的總電源開關(guān)，后合臺車上的開關(guān)；斷電順序相反； （ 3）開鉆前先試液壓系統(tǒng)油壓，使其達(dá)到規(guī)定值； 18 （ 4）臺車到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，工作前應(yīng)將機(jī)身固定； （ 5）鉆眼前及鉆眼過程中，要將鉆臂頂尖始終頂緊巖壁，不準(zhǔn)推進(jìn)器懸臂打眼； （ 6）鉆臂移位時(shí)，推進(jìn)器必須先縮回，使頂尖離開巖面。幾個(gè)鉆臂同時(shí)鉆眼時(shí)，要避免相互干擾； （ 7）推進(jìn)器的推進(jìn)速度要與巖石的軟硬程度相適應(yīng)，硬巖石不可推進(jìn)太快； （ 8）鉆眼時(shí)先開動鑿巖機(jī)，后啟動推進(jìn)器；在眼內(nèi)退釬時(shí)，鑿巖機(jī)不得停轉(zhuǎn)； （ 9）鉆眼中出現(xiàn)夾釬時(shí)，可利用鑿巖機(jī)推進(jìn)器拔釬，但不許用推進(jìn)器的補(bǔ)償缸拔釬； （ 10）鉆眼過程鉆臂下方嚴(yán)禁站人，工作中人員必須離開鑿巖機(jī)。防止發(fā)生人身傷害事故。 19 （ 11）操作各油缸、風(fēng)缸、手動換向閥時(shí)，動作要緩慢，不可突然從中位推向終位。手柄從中位扳到預(yù)定位置后，應(yīng)立即返回中位，使工作機(jī)構(gòu)固定在預(yù)定位置上； （ 12）鉆眼結(jié)束后，鑿巖機(jī)臺車應(yīng)退至離工作面 20m以外的地方避炮，并加以遮蓋，防止崩壞砸壞管路、照明燈等部件； （ 13）鑿巖結(jié)束后操作人員離開臺車前，必須斷開臺車的開關(guān)和巷道中的總開關(guān)。 20 第三節(jié) 裝載機(jī)械 21 用鉆眼爆破法掘進(jìn)巷道時(shí)，工作面爆破后碎落下來的煤巖需要裝載到運(yùn)輸設(shè)備中運(yùn)離工作面，實(shí)現(xiàn)這一功能的設(shè)備統(tǒng)稱為 裝載機(jī)械 。 20世紀(jì)初，美、英等國開始使用裝載機(jī)代替手工作業(yè)。 50年代，裝載機(jī)已大量推廣并發(fā)展成若干品種，其中使用最多的是后卸式鏟斗裝載機(jī)和扒爪裝載機(jī)。 70年代以后，隨著巷道斷面增大，側(cè)卸式裝載機(jī)迅速發(fā)展，且向 大功率 、 大容量 方向發(fā)展。 裝載機(jī)械分類： （ 1）按行走方式分為軌輪式、履帶式、輪胎式和雪橇式； （ 2）按驅(qū)動方式分為電動驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電液驅(qū)動； （ 3）按作業(yè)過程的特點(diǎn)分為間歇?jiǎng)幼魇胶瓦B續(xù)動作式。 一、 耙斗裝載機(jī) 耙斗裝載機(jī)是用耙斗作裝載機(jī)構(gòu)的裝載機(jī)，適用于礦用于礦山平巷和傾角 30176。 以下斜井巷道掘進(jìn)裝巖，其裝載能力一般為 15~200m179。/h。耙斗裝載機(jī)主要由耙斗、絞車、臺車和料槽等組成，其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 22 圖 213 耙斗裝載機(jī) 1固定楔； 2尾輪； 3返回鋼絲繩； 4簸箕口； 5升降螺桿； 6連接槽； 7釬桿； 8操縱機(jī)構(gòu)； 9按鈕； 10中間槽； 11托輪； 12卸料槽； 14頭輪；15支柱； 16絞車； 17臺車； 18支架； 19護(hù)板； 20進(jìn)料槽； 21簸箕擋板； 22工作鋼絲繩； 23耙斗； 24撐腳； 25卡軌器 耙斗裝載機(jī)可使裝巖與鑿巖工序平行作業(yè)。爆破后先把迎頭的巖石迅速扒出，即能進(jìn)行鑿巖作業(yè)；與此同時(shí)，可將尾輪懸掛在左、右?guī)蜕线M(jìn)行裝巖作業(yè)，縮短了掘進(jìn)循環(huán)的時(shí)間。 裝載機(jī)依靠人力或其他牽引機(jī)械的作用在軌道上移動。耙斗在鋼絲繩牽引下從工作面的料堆耙取巖砟，沿料槽的簸箕口、連接槽和中間槽運(yùn)到卸載槽，從卸料口裝入礦車；然后，鋼絲繩反向牽引將耙斗拉回到工作面的料堆上。如此反復(fù)循環(huán)，直至裝滿礦車。 23 耙斗裝載機(jī)使用中的注意事項(xiàng)： （ 1）耙斗裝載機(jī)絞車的剎車裝置必須完整、可靠； （ 2）必須裝有封閉式金屬擋繩欄和防耙斗出槽的護(hù)欄；在拐彎巷道裝巖或裝煤時(shí)，必須使用可靠的雙向輔助導(dǎo)向輪，清理好機(jī)